Si Shuohao Cai, usa ka estudyante sa doktor sa siyensiya sa yuta, nagbutang ug sensor rod nga adunay multifunction sensor sticker nga nagtugot sa mga pagsukod sa lain-laing giladmon ngadto sa yuta sa University of Wisconsin-Madison Hancock Agricultural Research Station.
MADISON - Ang mga inhenyero sa Unibersidad sa Wisconsin-Madison nakahimo og mga sensor nga mubu nga gasto nga makahatag padayon, tinuod nga oras nga pag-monitor sa nitrate sa kasagaran nga mga tipo sa yuta sa Wisconsin. Kini nga mga giimprinta nga electrochemical sensors makatabang sa mga mag-uuma sa paghimo sa mas nahibal-an nga mga desisyon sa pagdumala sa nutrisyon ug makaamgo sa mga benepisyo sa ekonomiya.
"Ang among mga sensor makahatag sa mga mag-uuma og mas maayo nga pagsabot sa nutritional status sa ilang yuta ug sa gidaghanon sa nitrate nga anaa sa ilang mga tanum, nga makatabang kanila sa pagdesisyon nga mas tukma kung unsa ka daghang abono ang ilang gikinahanglan," miingon si Joseph Andrews, assistant professor sa Harvard University. Ang pagtuon gipangulohan sa School of Mechanical Engineering sa University of Wisconsin-Madison. "Kung makunhuran nila ang kantidad sa abono nga ilang gipalit, ang pagtipig sa gasto mahimong hinungdanon alang sa dagkong mga umahan."
Ang mga nitrates usa ka kinahanglanon nga sustansya alang sa pagtubo sa tanum, apan ang sobra nga mga nitrates mahimong molusot gikan sa yuta ug mosulod sa tubig sa yuta. Kini nga matang sa kontaminasyon makadaot sa mga tawo nga nag-inom sa kontaminado nga tubig sa atabay ug makadaot sa kinaiyahan. Ang bag-ong sensor sa mga tigdukiduki mahimo usab nga magamit ingon usa ka himan sa panukiduki sa agrikultura aron ma-monitor ang pag-leaching sa nitrate ug makatabang sa paghimo sa labing kaayo nga mga gawi alang sa pagpagaan sa makadaot nga mga epekto niini.
Ang mga pamaagi karon sa pagmonitor sa nitrate sa yuta kay labor-intensive, mahal, ug wala maghatag ug real-time nga datos. Mao nga ang giimprinta nga eksperto sa elektroniko nga si Andrews ug ang iyang koponan nagsugod sa paghimo og mas maayo, dili kaayo mahal nga solusyon.
Niini nga proyekto, gigamit sa mga tigdukiduki ang usa ka proseso sa pag-imprenta sa inkjet aron makahimo og potentiometric sensor, usa ka matang sa thin-film electrochemical sensor. Ang mga potentiometric sensor kanunay nga gigamit sa tukma nga pagsukod sa nitrate sa mga likido nga solusyon. Bisan pa, kini nga mga sensor sa kasagaran dili angay alang sa paggamit sa mga palibot sa yuta tungod kay ang dagkong mga partikulo sa yuta mahimong makamot sa mga sensor ug makapugong sa tukma nga mga pagsukod.
"Ang nag-unang hagit nga among gipaningkamutan nga sulbaron mao ang pagpangita sa usa ka paagi aron kini nga mga electrochemical sensor nga molihok sa husto sa mapintas nga mga kondisyon sa yuta ug tukma nga makit-an ang mga nitrate ions," ingon ni Andrews.
Ang solusyon sa team mao ang pagbutang og layer sa polyvinylidene fluoride sa sensor. Sumala sa Andrews, kini nga materyal adunay duha ka yawe nga mga kinaiya. Una, kini adunay gagmay nga mga pores, mga 400 nanometer ang gidak-on, nga nagtugot sa mga nitrate ions nga moagi samtang nagbabag sa mga partikulo sa yuta. Ikaduha, kini mao ang hydrophilic, nga mao, kini makadani sa tubig ug mosuhop niini sama sa usa ka espongha.
"Mao nga ang bisan unsang tubig nga puno sa nitrate mas gusto nga motuhop sa among mga sensor, nga hinungdanon kaayo tungod kay ang yuta sama usab sa usa ka espongha ug mapildi ka sa away sa mga termino sa kaumog nga mosulod sa sensor kung dili nimo makuha ang parehas nga pagsuyup sa tubig. Potensyal sa yuta, "miingon si Andrews. "Kini nga mga kabtangan sa polyvinylidene fluoride layer nagtugot kanamo sa pagkuha sa tubig nga puno sa nitrate, ihatud kini sa sulud sa sensor ug tukma nga makit-an ang nitrate."
Gidetalye sa mga tigdukiduki ang ilang pag-uswag sa usa ka papel nga gipatik kaniadtong Marso 2024 sa journal Advanced Materials Technology.
Gisulayan sa team ang ilang sensor sa duha ka lain-laing mga matang sa yuta nga nalangkit sa Wisconsin-balas nga yuta, komon sa amihanan-sentral nga mga bahin sa estado, ug silty loams, komon sa habagatan-kasadpan sa Wisconsin-ug nakit-an nga ang mga sensor nagpatunghag tukma nga mga resulta.
Ang mga tigdukiduki karon nag-integrate sa ilang nitrate sensor ngadto sa usa ka multifunctional sensor system nga gitawag nila og "sensor sticker," diin ang tulo ka lain-laing mga matang sa mga sensor gitaod sa usa ka flexible plastic surface gamit ang adhesive backing. Ang mga sticker usab adunay mga sensor sa humidity ug temperatura.
Ang mga tigdukiduki magbutang ug daghang sensory sticker sa usa ka poste, ibutang kini sa lain-laing mga gitas-on, ug dayon ilubong ang poste sa yuta. Kini nga setup nagtugot kanila sa pagsukod sa lain-laing mga giladmon sa yuta.
"Pinaagi sa pagsukod sa nitrate, umog ug temperatura sa lain-laing mga giladmon, mahimo na naton ma-quantify ang proseso sa pag-leaching sa nitrate ug masabtan kung giunsa paglihok ang nitrate sa yuta, nga dili mahimo kaniadto," ingon ni Andrews.
Sa ting-init sa 2024, ang mga tigdukiduki nagplano nga ibutang ang 30 ka sensor rod sa yuta sa Hancock Agricultural Research Station ug sa Arlington Agricultural Research Station sa University of Wisconsin-Madison aron masulayan pa ang sensor.
Oras sa pag-post: Hul-09-2024